Задачи на нахождение площади многоугольника. Формула Пика Мы считаем настоящим алмазом нашего исследования формулу Пика! Сюжет будет разворачиваться на обычном листке клетчатой бумаги. Линии, идущие по сторонам клеток, образуют сетку, а вершины клеток – узлы этой сетки. Нарисуем на листе многоугольник с вершинами в узлах (рис. 1) и найдем его площадь. Искать её можно по-разному. Например, можно разрезать многоугольник на достаточно простые фигуры, найти их площадь и сложить. Но тут нас ждёт много хлопот (попробуйте!). Давайте «схитрим»: вычислим площадь заштрихованной фигуры, которая «дополняет» наш многоугольник до прямоугольника АВСD, и вычтем её из площади прямоугольника. Заштрихованная фигура легко разбивается на прямоугольники и прямоугольные треугольники, и её площадь вычисляется без усилий. Итак, хотя многоугольник и выглядел достаточно просто, для вычисления его площади нам пришлось потрудиться. А если бы многоугольник выглядел более причудливо? Оказывается, площади многоугольников, вершины которых расположены в узлах сетки, можно вычислять гораздо проще: есть формула, связывающая их площадь с количеством узлов, лежащих внутри и на границе многоугольника. Эта замечательная и простая формула называется формулой Пика. Рис. 2 Пусть АВСD – прямоугольник с вершинами в узлах и сторонами, идущими по линиям сетки (рис. 2). Обозначим через В количество узлов, лежащих внутри прямоугольника, а через Г – количество узлов на его границе. Сместим сетку на полклетки вправо и полклетки вниз. Тогда территорию прямоугольника можно «распределить» между узлами следующим образом: каждый из В узлов «контролирует» целую клетку смещённой сетки, а каждый из Г узлов – 4 граничных не угловых узла – половину клетки, а каждая из угловых точек – четверть клетки. Поэтому площадь прямоугольника S равна S = В + + 4 · = В + - 1 . Итак, для прямоугольников с вершинами в узлах и сторонами, идущими по линиям сетки, мы установили формулу S = В + - 1. Оказывается, эта формула верна не только для прямоугольников, но и для произвольных многоугольников с вершинами в узлах сетки! Это и есть формула Пика. Задача 1. Проверить формулу Пика для многоугольника на рисунке 1. Решение . В = 14, Г = 8. По формуле Пика: S = В + - 1. S = 14 + 8/2 – 1 = 17 Ответ: 17 кв. ед. Можно убедиться в том, что формула Пика верна для всех рассмотренных примеров. Оказывается, что если многоугольник можно разрезать на треугольники с вершинами в узлах сетки, Рис. 3 то для него верна формула Пика. Попробуйте вычислить площади многоугольников, используя формулу Пика. Правда ведь, легко получается! Рассмотрим ещё некоторые задачи на клетчатой бумаге с клетками размером 1 см 1 см Задача 2 .[12] Найдите площадь прямоугольника АВСD Решение. По формуле Пика: S = В + - 1. В = 8, Г = 6 Рис. 4 S = 8 + 6/2 – 1 = 10 (см²) Ответ: 10 см². Задача 3.Найдите площадь параллелограмма АВСD Решение. По формуле Пика: S = В + - 1. В = 6, Г = 6 S = 6 + 6/2 – 1 = 8 (см²) Рис. 5 Ответ: 8 см². Задача 4 . Найдите площадь треугольника АВС Решение. По формуле Пика: S = В + - 1. В = 6, Г = 5 S = 6 + 5/2 – 1 = 7,5 (см²) Рис. 6 Ответ: 7,5 см². Задача 5.Найдите площадь четырёхугольника АВСD (рис. 7) Решение. По формуле Пика: S = В + - 1. В = 5, Г = 7 S = 5 + 7/2 – 1 = 7,5 (см²) Рис. 7 Ответ: 7,5 см². Согласитесь, рассмотренные задания аналогичны заданию В6 из вариантов контрольно-измерительных материалов ЕГЭ по математике. Например: Задача 6 . На клетчатой бумаге с клетками размером 1 см 1 см изображен треугольник Найдите его площадь в квадратных сантиметрах. Решение. По формуле Пика: S = В + - 1. В = 12, Г = 6 Рис. 8 S = 12 + 6/2 – 1 = 14 (см²) Ответ: 14 Задача 7. На клетчатой бумаге с клетками размером 1 см 1 см изображена трапеция. Найдите ее площадь в квадратных сантиметрах. Решение. Воспользуемся формулой Пика: В = 12, Г = 17 Рис. 9 S = 12 + 17/2 – 1 = 19,5 (см²) Ответ: 19,5 Поможет нам формула Пика и для решения геометрических задач с практическим содержанием. Задача 8 Найдите площадь лесного массива (в м²), изображённого на плане с квадратной сеткой 1 × 1(см) в масштабе 1 см – 200 м Решение. Найдём S площадь четырёхугольника, изображённого на клетчатой бумаге по формуле Пика: S = В + - 1 Рис. 10 В = 8, Г = 7. S = 8 + 7/2 – 1 = 10,5 (см²) 1 см² - 200² м²; S = 40000 · 10,5 = 420 000 (м²) Ответ: 420 000 м² Задача 9. Найдите площадь поля (в м²), изображённого на плане с квадратной сеткой 1 × 1(см) в масштабе 1 см – 200 м. Решение. Найдём S площадь четырёхугольника, изображённого на клетчатой бумаге по формуле Пика: S = В + - 1 В = 7, Г = 4. S = 7 + 4/2 – 1 = 8 (см²) Рис. 11 1 см² - 200² м²; S = 40000 · 8 = 320 000 (м²) Ответ: 320 000 м² |